长距离顶管施工技术的应用分析

任宇宁 师 煜

（中交第四公路工程局有限公司，北京 100022）

0 前言

目前，长距离顶管施工技术在我国社会生活的许多方面都得到了广泛的应用，该技术具有噪声少、影响低等多种优势。该文从该技术的特点以及不足入手，分析了其应用过程中的影响因素，最后结合工程实例对其有效应用进行了探讨，希望可以为技术推广应用提供一定的帮助。

1 长距离顶管施工技术的优缺点及施工问题

1.1 长距离顶管施工技术

当前阶段，长距离顶管施工技术在我国沿海经济发达地区的应用较为广泛，具体应用领域包括城市排水系统、天然气石油管道和通信电缆等。在实际应用的过程中，比较常见的技术类型包括以下几种：

其一，水平螺旋钻进技术。该技术是长距离顶管施工中比较重要的技术形式之一，常见于排水施工领域。该技术的优势在于最大程度地减弱了施工操作对地表造成的影响，降低了土层破坏现象发生的概率。水平螺旋钻进技术比较适用于小口径的排水管道，在施工中能够有效地维持管道顶进的方向，降低施工操作对管道方向的影响，保证管道位置的精确性。在具体施工中，主要利用螺旋钻杆将钢管推入预留的井内。

其二，进出洞技术。在市政给排水工程中，要对进出洞的质量进行有效的控制，避免对洞口土体造成较大的扰动，影响到进出洞的稳定性。在此基础上，借助主顶油缸、管道间以及中继间的推力将工具管从井内穿过土层直到境内吊起的顶管技术完成作业。

其三，注浆工艺。在注浆操作中，关键在于注浆的配置，尤其需要对含水量以及配合比进行严格控制，保证注浆的均匀性和稳定性，如此才能保证注浆工艺的顺利实施，促进施工质量的提升。

其四，管节止转技术。对止转操作中的旋转控制方式进行严格纠正，贯彻制定科学合理的止转规范要求，针对技术实施过程中可能出现的偏位问题制定科学可行的纠正措施，以此保证管节止转技术的实施效果。

1.2 长距离顶管施工技术的优势和不足

长距离顶管施工技术也被称为非开挖管道敷设技术，顾名思义，即在不需要挖开表层的情况下就能够完成管道的敷设，使其穿越一些复杂的地形和低端，不仅降低了施工的难度，同时也减少的成本。此外，长距离顶管施工技术对施工点周边环境的影响很低，基本上不会造成环境污染。总的来讲，长距离顶管施工技术是一项综合效益较强的技术类型。目前，长距离顶管施工技术在社会建设许多领域都的动了应用，如城市道路建设、城市给排水工程建设等。在具体施工的过程中，顶管施工产生的噪声很小，不会对人们的正常生活工作造成影响。除了以上优势外，长距离顶管施工也存在一定的缺陷，如施工前需要对施工点地质条件和水文环境进行详细的调查分析，且施工难度较高、可操作性不强。

1.3 长距离顶管施工中存在的问题分析

在使用长距离顶管施工技术开展施工作业的过程中，需要考虑到多方面因素的影响，如管径长度、顶进机械、环境条件等，这些因素都有可能会对施工效果造成损害。具体来讲，需要特别注意以下几个方面的问题：首先，顶力力量的分析。在长距离顶管施工中，顶力需要注意的点很多，只有保证具有足够的力，才能推动施工作业的顺利实施。一般情况下，顶力会随着顶管长度的增加而提升，施工所需的顶力很大，因此需要使用人员对施工操作技术进行不断改善，同时对工程地基情况进行掌握，选择合适的施工方法，保证施工作业的有效开展。其次，顶进方向失控。长距离顶管施工中管轴线是需要时刻关注的一个点，为了保证顶进方向正确，需要不断对管轴线进行调整。对此，施工人员需要依据不同的方式对顶管施工方向进行控制，因为管轴线有时候是曲线，有时候则是直线。为了达到以上目的，在施工中要对持续对施工方向进行测量，通过反复测量及时发现方向偏差并调整。最后，塌方。塌方问题常常发生在软土地基地段，这种问题一旦发生除了会对施工进度造成影响外，还会带来严重的经济损失。因此在长距离顶管施工中，必须积极采用各类保障施工技术，避免此类问题的发生。

2 长距离顶管施工的影响因素分析

2.1 顶管构造

在长距离顶管施工中，顶管构造是需要重点关注的一个因素，它会对施工后期难度以及工程整体安定性造成影响，如果构造不合理之处，甚至会导致管道渗漏的现象发生。以市政给排水工程长距离顶管施工为例，在顶管构造上，要采用F式的柔性接口对管道进行连接，并使用双橡胶圈进行密封或是采用刚性焊接的方式，以此避免渗漏问题的出现。

2.2 管体质量

管体质量对施工整体质量的影响十分显著，为了保证管体的质量，施工单位必须根据工程施工的特点以及管体所处的环境采用一定的保护措施。例如在市政给排水工程中，可以通过混凝土浇筑的方式形成顶管管道，避免管道腐蚀问题的发生，还能够管道提供安全保护，提升其使用寿命。同时，管体质量还可以指管道能够承受内部压力和外部荷载的能力，保证管体质量，可以避免出现管道爆裂的情况。

2.3 施工技术因素

施工技术影响长距离顶管施工的主要因素包括推力、摩擦力、测量精度度等。如在长距离顶管施工中，由于推进的距离较长，因此必须使推进装置提供的推力满足要求，如果推力不足，很容易出现阻力过大无法正常推进的现象。再如，管材和土体之间的摩擦力也会对顶管推进产生阻碍，因此顶管管材的选择必须慎重。通常情况下应尽量选用钢管进行长距离顶管施工，因此钢管和土层之间的摩擦力较小，可以降低顶管推进的难度。此外，保证测量的精确度是提升长距离顶管施工质量的有效措施。

3 长距离顶管施工技术的具体应用

3.1工程案例

某市一水厂的引水管道需要穿越当地的一条河，在工程设计中决定采用钢管顶管，穿河顶管的顶进长度为642 m，管道覆土厚度为4 m～21.9 m。河宽为77 m，最大深度为5 m，地下水水位和地表的距离为2 m～3 m。顶管穿越的土层主要为黏土土质，包括少量砂姜石。

3.2 施工过程

首先，管道掘进采用泥水平衡掘进机进行施工，在含有砂姜石的地段，需要在掘进机的刀盘上安装特制的贝壳刀，同时选择材质强度较高的合金刀具安装在刀盘上。在顶进出土的过程中，将泥水直接输送到管道外的泥浆场。

其次，为了保证顶进施工方向的精确性，采用高功率的激光经纬仪为管道顶进进行导向。同时，在顶进前和顶进过程中，使用风管对管道内进行强制抽排通风，保证管道内部空气清洁，提升测量的通视效果，提高测量精度。此外，在整个顶进过程中，技术人员要不断对顶管轴线和高程进行核对，保证顶进施工的精确度。

再次，由于顶管需要穿过河流，因此如果在施工中控制不当很可能会对河道和河堤产生破坏，引发塌方现象。为了避免此类问题的发生，必须采取一定的防范措施：其一，在顶进施工前结合覆土深度和地下水压力对每段距离的进水压力和泥仓土压力值进行计算，据此对掘进机的参数进行合理设置。其二，将掘进机的和钢管的外径控制在2 cm以内，同步开展注浆。其三，在顶进施工完成后要及时利用水泥浆液对触变浆液进行置换，提高周边土体的稳定性。

最后，中继间的使用。结合摩擦力计算结果来看，达到了12 000 kN，已经超过了工作井的最大承受力6500 kN，对此，在管道100 m和300 m的位置分别设置了中继间。

本次工程此长管道顶进施工共耗费了45天的时间，在整个施工作业中，管道轴线和标高的偏差都控制在3 cm以内，且未出现土体坍塌的现象，同时河流河床受到的影响也微乎其微。

3.3 长距离顶管施工的控制要点分析

首先，对排土方式进行合理的选择。排土方式选择的合理性会对长距离顶管施工的效率以及管道顶进推力的大小造成影响，因此在施工开始前，施工人员要结合现场土质情况和顶管管径对掘进方式进行合理选择，在此基础上确定与之相适应的排土方式。例如，顶管的管径较小，则可以选择泥水平衡掘进方式，据此选择泥水输送的排土方式。

其次，对测量精度进行严格控制。在长距离顶管施工中，测量工作十分重要，其直接影响着管道顶进施工方向的精确性。因此工程人员必须采用接力测量的方式保证测量工作的持续性，实现对管道顶进方向的动态控制，使管道轴线和标高都处于标准的范围内，以此保证顶进管道的精度。

再次，防止管道周边土体坍塌现象。工程采用顶管掘进机进行施工，由于其比顶进管道稍大，因此在顶进施工中，必须采取一定的防控措施避免管道外壁土体出现坍塌。尤其需要注意掘进面土体平衡的控制，因为一旦出现平衡失控，很容易引发地面隆起或是塌陷问题，对施工作业的正常推进造成影响。为了避免以上问题，可以采取以下措施：首先，及时进行同步注浆和管道后续跟进补浆，对管道外壁空隙进行填充。其次对泥土仓内的各项参数进行精确的计算和控制，同时保证出土量和管道进尺量的平衡。

最后，做好触变泥浆减阻工作。在长距离顶管施工中，针对其中存在的各类影响因素，必须采取有效的措施对它们进行控制，最大程度地降低或是消除其对施工作业带来的不利影响。例如，针对顶管管壁四周产生的摩擦力，可以在管道外壁注入触变泥浆形成厚度合理的泥浆套，使管道包裹在泥浆套内，这样可以有效地降低管道顶进过程中受到的摩擦阻力。

4 结语

综上所述，长距离顶管施工技术具备的各项优势使其在许多领域的工程建设中得到了广泛的应用。该文详细介绍了该技术的形式、优点和不足，详细分析了施工中可能出现的各类问题，结合工程实际对技术实施的具体过程进行了阐述，在此基础上指出了技术控制的要点，实现了技术的有效应用。